地形地貌控制着地球表面上水分、热量的再分配,进而对气候、水文、土壤、生态乃至人类有着重要的影响,而它本身也是人类认识自然、改造自然的重要客体。近二十年来,电子和航天技术突飞猛进,在获取了关于大自然详细而又客观的定量数据的基础上,人类对自己生活的地球的认识早已脱离了质朴的探险活动所带来的感性体验,而这个基础就是海量的地理空间信息,其中最为重要的是地表形态的数据,因为它为所有其他地理要素提供了空间参考框架。地形地貌一直以来都是地学领域的重要研究对象之一,作为研究地表之上以位置为主导的所有现象和实体的描述表达和信息管理的学科,地图学与地理信息系统为地形数据的获取、数据管理、空间分析和工程应用提供了重要的理论和技术支撑,在等高线、规则高程格网、不规则高程三角网的数据结构上,各种可视化手段为人们提供了认识世界的直观而又高效的方式,坡度、坡向、曲率等基本的地形参数以及体积、通视性、水文参数等的计算为工程应用提供了基础,但是这些基础的计算尚不能满足大量更高层次应用的需要。同时一方面,当前的数据量已经巨大到惊人的程度,一方面,人们对于随时随地的使用高精度的数据有着更高的期望,这就要求数字地形数据能够以高效的方式在各种介质上传递并再现。另外,对于如此海量的数据无论使用何种逼真的可视化技术,也难以让人迅速有效的找到其中需要的知识,它已经远远超出了人脑认知的尺度范围。这一切都要求新型的数字地形模型。 早在计算机出现之前就被提出来的地性线模型为进一步的研究搭起了发展的桥梁。以地性线为基础构建面向对象的地形数据模型既可以大大压缩低层次数据表达方式的数据量,还能提高人们所能使用到的数据层次,并且可以为地貌自动综合、水文分析等高层次的分析提供支持。本文将以此为出发点开展研究。 首先,地形的地性线模型是以已有的低层次数据模型为基础构建的一种网络化数据结构,它通过地性点和特征线记录了地形的关键要素,它与面向对象的地形数据模型之间存在着高度的关联关系。 当前分别以等高线、高程格网、高程三角网为数据源的数字地形分析算法非常丰富,然而从现有数据中自动化的提取地性线的研究并未完全成熟。基于等高线的提取算法因为数据源的主要形式发生了重要转变而发展缓慢,同时已有算法提取结果的不稳定性也使得这类算法受到一定限制,高程三角网作为地形的矢量表达形式,在可视化和表达三维空间方面有着非常优越的性质,但是对于提取地性线的问题而言,目前的算法尚有待成熟。基于规则高程格网的算法有着众多研究成果,其中流水累积法、形态法和曲面分析法是其中最为重要的三种。本文结合前两种算法,设计了新的算法模型。第一步使用流水累积法提取出基本谷地线,